【正文】 3DDUD S 1 8 2 023415678N CN CG N DI/ODDUN CN CN C1G N DI/O 圖 311 DS1820 的引腳圖 DS1820 測(cè)量溫度時(shí)使用特有的溫度測(cè)量技術(shù)，其測(cè)量溫度框圖如圖 312 所示。 主程序的分析與說(shuō)明 主程序是調(diào)控系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，它被 ROM 中，系統(tǒng)上電復(fù)位后執(zhí)行一個(gè)跳轉(zhuǎn)指令條通過(guò)中斷區(qū)就開(kāi)始執(zhí)行主程序。 圖 51 大棚剖面圖 鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 18 在結(jié)構(gòu)上，此大棚具有以下特點(diǎn) : (1)棚長(zhǎng) 90 米，棚脊 高 4 米，南北跨度 11 米，每間 4. 5 米。 實(shí)驗(yàn)大棚內(nèi)溫度特點(diǎn) 溫度環(huán)境是作物賴(lài)以生存和生長(zhǎng)的環(huán)境因子，溫室設(shè)施內(nèi)的氣溫、地溫對(duì)作物的 光合作用、呼吸作用、光合產(chǎn)物的輸送、根系的生長(zhǎng)和水分、養(yǎng)分的吸收有著顯著的 影響。不加溫大棚內(nèi)氣溫的變化基本與太陽(yáng)輻射保持同步。室內(nèi)氣溫在日出前后達(dá)到最低。密閉大棚上風(fēng)側(cè)溫度往往高于下風(fēng)側(cè)，這是因?yàn)樵谕獠匡L(fēng)壓作用下，棚內(nèi)中上層空氣沿風(fēng)向移動(dòng)，導(dǎo)致近地面被加熱的空氣逆風(fēng)向移動(dòng)到上風(fēng)向，從而帶來(lái)棚內(nèi)溫度空間分布的不均勻性。作物生長(zhǎng)發(fā)育的適宜溫度具有一定的變化范圍，既適宜溫度范圍。每天溫度管理的目的，就是要增加光合作用的產(chǎn)物及促進(jìn)產(chǎn)物的輸送、儲(chǔ)存和有效分配，抑制不必要的呼吸消耗。這不僅浪費(fèi)人力而且溫度調(diào)節(jié)緩慢容易出現(xiàn)大的偏差。如果過(guò)高，就對(duì)大棚進(jìn)行降溫處理 。大型溫室大棚的建設(shè)對(duì)溫度檢測(cè)技術(shù)也提出了越來(lái)越高的要求。 實(shí)驗(yàn)步驟如下 : 本實(shí)驗(yàn)對(duì)水溫進(jìn)行測(cè)量，找一一拉罐，在蓋上開(kāi)幾個(gè)能插入水銀溫度計(jì)和溫度傳感器探頭的小孔，把 DS18B20 溫度傳感器做成探頭。 把三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄值畫(huà)在同一坐標(biāo)紙上，進(jìn)行比較，三條坐標(biāo)曲線極為接近，可以看出，溫度傳感器的測(cè)量值與水銀溫度計(jì) 的顯示變化量相差不大，說(shuō)明該溫度傳感器能很好地跟蹤的變化，同時(shí)也說(shuō)明該類(lèi)型溫度傳感器的一致性較好。當(dāng)調(diào)節(jié)溫度量使得采集的數(shù)據(jù)值超過(guò)報(bào)警值時(shí)，可以由相應(yīng)的發(fā)光二極管閃爍進(jìn)行報(bào)警。半年的設(shè)計(jì)鍛煉了我的分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，雖然本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，但其中也難免出現(xiàn)不足和漏洞，希老師和讀者指正。在報(bào)警實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)采樣值超過(guò)設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，能及時(shí)地輸出閃 爍報(bào)警信息。顯示實(shí)驗(yàn)分為兩步 ,一是每隔 1 秒自動(dòng)循環(huán)刷新顯示測(cè)量值，二是通過(guò)按鍵切換 來(lái)顯示數(shù)據(jù)某個(gè)確定量。然后進(jìn)行編程，每隔 1 秒采樣一次。C、分度值為 0. 1℃的水銀溫度計(jì)進(jìn)行對(duì)比。這些操作都是在人工情況下進(jìn)行的，既耗費(fèi)了大量的人力物力，又容易發(fā)生差錯(cuò)。隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的溫度控制便成為一個(gè)十分重要的課題。與保溫加溫相比，棚內(nèi)降溫是引起研究者更多 關(guān)注的一個(gè)方面。 大棚溫度調(diào)節(jié)與控制 作物的物質(zhì)產(chǎn)量總量，是由每天生產(chǎn)的物質(zhì)生產(chǎn)量累積起來(lái)的。 作物對(duì)溫度的要求 作物的生長(zhǎng)發(fā)育要求在一定的溫度條件下進(jìn)行，而且只有熱量累積到一定的數(shù)量 以后，才能完成其生育過(guò)程并獲得產(chǎn)量?？傮w而言，熱空氣上浮，冷空氣下降因此大棚氣溫上部高于下部，在保溫條件下，室內(nèi)垂直方向的溫差可達(dá) 4639。午后，隨著太陽(yáng)輻射的減弱，室內(nèi)氣溫每小時(shí)可降低 40C5 0C。此外，室外空氣溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等也是溫室溫度擾量，室內(nèi)擾量包括采暖系統(tǒng)、照明及其他 設(shè)備的散熱，作物及土壤散熱、散濕等。 (3)覆蓋材料為草簾和聚乙烯多功能復(fù)合薄膜，聚乙烯多功能復(fù)合薄膜為在聚乙烯樹(shù)脂 中加入多種功能性助劑擠壓的薄膜，具有保溫、耐曬、無(wú)滴及長(zhǎng)壽等多種功能，采用 這種薄膜覆蓋，溫室、大棚內(nèi)溫度上升快，保溫效果好，使用期可達(dá) 1218 個(gè)月。該部分大棚 為壽光市政府出資建設(shè)，承包給附近農(nóng)村的大棚蔬菜種植戶(hù)管理，種植的都是一般的 經(jīng)濟(jì)作物。 什么記性你怎么 26 Smjxnzm126 鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 16 低 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器高 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器預(yù) 置計(jì) 數(shù) 器= 0計(jì) 數(shù) 器= 0預(yù) 置比 較溫 度 寄 存 器斜 率 累 加 器加 1停 止 圖 312 DS1820 測(cè)溫原理框圖 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方法 本溫度控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遵循的是穩(wěn)定化、高效化、簡(jiǎn)單化、小型化的特點(diǎn)，最大限度提高系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比。 DDU 是可供選用的外部 +5V 電源端，不用時(shí)需接地。 8）可定義一個(gè)不變化的溫度設(shè)置為報(bào)警溫度 。 5）檢測(cè)溫度范圍為 55～ + 125176。 鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 15 單總線數(shù)字溫度傳感器 DS1820 的主要特性 DS1820 有下列主要特性 : 1）只需一根 I/ O 線就能完成通信 。 OE= P? 產(chǎn)生的正脈沖信號(hào)用于打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器。 鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 14 1） 查詢(xún)方式 ADC0809 與單片機(jī) AT89C51 的硬件接口如圖 310 所示： AT89C517 4 L S 3 7 3D 觸 發(fā)ADC0809AL 3 . ?7 4 L S 0 27 4 L S 0 2OES TM R TAL EEO C0D7DAD DAA D D BCCL R ? ?VREF ?? ?VREF ?7IN 0IN 圖 310 ADC0809 與單片機(jī) AT89C51 的硬件接口電路 由于 ADC0809 具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，其 8 位數(shù)據(jù)輸出端可以與數(shù)據(jù)總線相連。 REFV （ —）：參考電壓負(fù)端。 鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 13 CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端。 0D ~ 7D ： 8 位數(shù)字量輸出端。5V。 （ 3） 可鎖存三態(tài)輸出，能與 8 位為處理器接口。為了實(shí)現(xiàn) 8 路模擬信號(hào)的鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 分時(shí)采集，片 內(nèi)設(shè)置了帶有鎖存功能的 8 路模擬選通開(kāi)關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存和 8 路模 擬 量選 通開(kāi) 關(guān) 通 道 地址 鎖 存與 譯 碼A邏 輯 控 制與 定 時(shí) 電 路逐 次 逼 近寄 存 器 S A R樹(shù) 狀 模 擬 開(kāi)關(guān) 陣 譯 碼 器3 6 5 R 電 阻 分 壓 器三 態(tài) 輸出 數(shù) 據(jù)鎖 存 器S T A R T啟 動(dòng)C L K時(shí) 鐘REFV（ — ）REFV（ + ）CCVG NDA D D BA D D CA D D AI N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 78 位 A / D 轉(zhuǎn) 換 器電 壓 比 較 器8 路模 擬信 號(hào)輸 入3 位地 址 碼輸 入地 址 鎖存 有 效A L E轉(zhuǎn) 換 結(jié) 束E O C0D()L SB12D 34D 56D7D8 位數(shù) 據(jù)輸 出()M SB輸 出 有效 控 制O E圖 38 ADC0809 原理 圖 譯碼電路，可對(duì) 8 路 0~5V 的輸出模擬電壓進(jìn)行分時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)和智能儀器儀表時(shí)，應(yīng)選擇性能合適、性能價(jià)格比高的 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片。 8255 的 A 作為位掃描口，經(jīng)反向驅(qū)動(dòng)器 75452 接顯示器公共陰極； B 口作為段數(shù)據(jù)口，經(jīng)同相驅(qū)動(dòng)器 7407接顯示器的各個(gè)陽(yáng)極。其外形結(jié)構(gòu)如圖 27 所示，由圖可見(jiàn)它由 8 個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)字段）構(gòu)成，通過(guò)不同的組合來(lái)顯示出 0~ A、 B、 C、 D、 E、 F 以及小數(shù)點(diǎn) “.”等字符。 8255A 的 CS 、 WR分別與 AT89C51 的 RD、 WR相連， 8255A 的 RESET 與 AT89C51 的 RST 相連。當(dāng) RESET 為高電平時(shí)， 8255A 內(nèi)部所有寄存器清零。當(dāng) RD為低電平時(shí)，表示 CPU 對(duì) 8255A 進(jìn)行讀操作。有效時(shí)表示選中本片。 8255 有 40 個(gè)引腳，下面根據(jù)功能分類(lèi)說(shuō)明。 6264 的寫(xiě)選通信號(hào) WE 信號(hào)連接到 AT89C51 的 WR上，讀選通信號(hào) OE 連接到AT89C51 的 RD上，這樣單片機(jī)就能把程序采集來(lái)的數(shù)據(jù)。對(duì)于簡(jiǎn)單的測(cè)控系統(tǒng)，用它存放運(yùn)算的中間結(jié)果，容量是夠用的。作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如下表。在 CPU 訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高 8位地址，在對(duì) EPROM 編程和程序檢驗(yàn)時(shí)，它輸入高 8 位地址。 ～ ： P1 是 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口。 4）輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0、 P P2 和 P3 ～ ： P0 口是一個(gè) 8 位雙向 I/O 端口。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端，振蕩器的頻率是晶體振蕩頻率。 2）時(shí)鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1：接外部晶體的一端。在通電瞬間，電容 C 通過(guò)電阻 R 充電， RST 端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。這些中斷請(qǐng)求分別由單片機(jī)的特殊功能寄存器 TCON 和 SCON 的相應(yīng)位鎖存。定時(shí)器 T0 具有方式 0、方式 方式 2 和方式 3 四種工作方式。 2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 AT89C51 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間也分為內(nèi)片和外片兩大部分，即片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM。每一條 I/O 線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。但石英晶體本身的標(biāo)定頻率才是單片機(jī)振蕩頻率的決定因素。 2） 時(shí)鐘電路 AT89C51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器。 鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 3 系統(tǒng)主控制器部分設(shè)計(jì) AT89C51 的工作原理 1 CPU 的結(jié)構(gòu) CPU 是單片機(jī)內(nèi)部的核心部分，是單片機(jī)的指揮和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它決定了單片機(jī)的主要功能特性。圖中只畫(huà)出了一個(gè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的配置，其布線接頭與通常電話 線路使用的一樣，插入和拔出都很方便。單片機(jī)通過(guò) RS485 總線與 PC 機(jī)通訊?？梢酝ㄟ^(guò)串行接口把采集到的數(shù)據(jù)和控制信息傳送至上位機(jī)，可以接收上位機(jī)命令實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置 。 單片機(jī)控制系統(tǒng) 本系統(tǒng)中的單片機(jī)選用 AT89S51 做控制器。信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DS18B20 或從 DS18B20 送出，傳感器和數(shù)字轉(zhuǎn)換電路都被集成在一起，每個(gè) DS18B20在出廠時(shí)都已給定了唯一的 64 位序列號(hào)，并且 DS18B20 只有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入 /輸出口，因此，多個(gè) DS 18B20 可以并聯(lián)到 3 或 2 根線上， CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20進(jìn)行通信，而它們只需簡(jiǎn)單的通信協(xié)議就能加以識(shí)別，這樣就節(jié)省了大量的引線和邏輯電路。因此，對(duì)棚內(nèi)溫度的控制是非常重要的。塑料大棚經(jīng)常處于密閉狀態(tài)，蒸發(fā)量大大減小，內(nèi)部濕度一般在 80%~90%，濕度過(guò)大極易導(dǎo)致病蟲(chóng)害的發(fā)生。~30℃ 。為了增產(chǎn)、增收，要注意大棚內(nèi)部的氣體 、溫度和濕度 3 個(gè)重要因素。農(nóng)業(yè)環(huán)境控制工程作為農(nóng)業(yè)生物速生、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)手段是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志，農(nóng)業(yè)設(shè)施的自動(dòng)檢測(cè)與控制是我國(guó)急待發(fā)展的項(xiàng)目。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到長(zhǎng)足發(fā)展，受控農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來(lái)越受到重視，特別是溫室工程已成為工廠化高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分。 關(guān)鍵詞 ： 溫度傳感器 快速檢測(cè) A/D 轉(zhuǎn)換器 LED 顯示器 報(bào)警電路 固態(tài)繼電器 ； 鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 III